KR20200135180A - Stage device and processing apparatus - Google Patents

Stage device and processing apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR20200135180A
KR20200135180A KR1020200056430A KR20200056430A KR20200135180A KR 20200135180 A KR20200135180 A KR 20200135180A KR 1020200056430 A KR1020200056430 A KR 1020200056430A KR 20200056430 A KR20200056430 A KR 20200056430A KR 20200135180 A KR20200135180 A KR 20200135180A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stage
heat transfer
processing
refrigeration
substrate
Prior art date
Application number
KR1020200056430A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
다츠오 하타노
나오키 와타나베
고지 마에다
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20200135180A publication Critical patent/KR20200135180A/en
Priority to KR1020220015605A priority Critical patent/KR102499908B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414Targets
    • H01J37/3417Arrangements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50Substrate holders
    • C23C14/505Substrate holders for rotation of the substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14Metallic material, boron or silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541Heating or cooling of the substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715Workpiece holder
    • H01J37/32724Temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414Targets
    • H01J37/3426Material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67126Apparatus for sealing, encapsulating, glassing, decapsulating or the like
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833Details of electrostatic chucks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68792Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the construction of the shaft
    • H01L43/08
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/01Manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10Magnetoresistive devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002Cooling arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202Movement
    • H01J2237/20214Rotation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332Coating

Abstract

Provided are a stage device which can rotate a substrate while the substrate is cooled to an ultralow temperature, can be reduced in size, and can have excellent maintainability, and a processing device using the same. The stage device for holding a substrate in the processing device for processing the substrate comprises a stage, a stage rotating mechanism, and a cold heat transfer mechanism. The stage is configured to hold the substrate in a processing chamber. The stage rotating mechanism includes a rotary shaft extending downward from a center of a lower surface of the stage and a motor configured to rotate the stage via the rotary shaft. The cold heat transfer mechanism includes a cold heat transfer body which is fixedly disposed at a position spaced away from the rotary shaft below the stage and is configured to transfer cold heat of a chiller. The cold heat transfer mechanism is disposed with a gap between the cold heat transfer mechanism and the stage.

Description

스테이지 장치 및 처리 장치{STAGE DEVICE AND PROCESSING APPARATUS}Stage device and processing device {STAGE DEVICE AND PROCESSING APPARATUS}

본 개시는 스테이지 장치 및 처리 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a stage device and a processing device.

반도체 기판 등의 기판의 처리 장치, 예를 들면 성막 장치로서, 극저온이 필요한 처리가 존재한다. 예를 들면, 높은 자기 저항비를 갖는 자기 저항 소자를 얻기 위해서, 초고진공 또한 극저온의 환경하에서 자성막을 성막하는 기술이 알려져 있다.As a processing apparatus for a substrate such as a semiconductor substrate, for example, a film forming apparatus, there is a process requiring a cryogenic temperature. For example, in order to obtain a magnetoresistive element having a high magnetoresistive ratio, a technique of forming a magnetic film in an environment of ultra-high vacuum and cryogenic temperature is known.

초고진공 환경하에서 기판을 극저온으로 또한 균일하게 냉각하기 위한 기술로서, 기판을 탑재하는 스테이지를 회전 가능하게 마련하고, 스테이지의 이면측의 중앙에 스테이지 이면에 대해서 간극을 가진 상태로 냉동 전열체를 배치한 것이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1). 이 기술은 회전하고 있는 스테이지와, 냉동 전열체의 간극에 냉각 가스를 공급하면서 냉동기의 냉열을 냉동 전열체를 거쳐서 스테이지에 공급하는 것에 의해, 기판을 극저온으로 균일하게 냉각하는 것이다.As a technology to cool the substrate at cryogenic temperatures and uniformly in an ultra-high vacuum environment, a stage on which the substrate is mounted is rotatably provided, and a refrigeration heater is placed in the center of the rear side of the stage with a gap with respect to the rear surface of the stage. One is known (for example, Patent Document 1). This technique uniformly cools the substrate at a cryogenic temperature by supplying cooling gas from the refrigerator to the stage via the refrigeration heater while supplying cooling gas to the gap between the rotating stage and the refrigerating heater.

일본 특허 공개 제 2019-016771 호 공보Japanese Patent Publication No. 2019-016771

본 개시는 기판을 극저온으로 냉각한 상태에서 회전시킬 수 있고, 또한 소형화가 가능하며 메인터넌스성이 양호한 스테이지 장치 및 그것을 이용한 처리 장치를 제공한다.The present disclosure provides a stage device capable of rotating a substrate in a state of being cooled to a cryogenic temperature, and capable of miniaturization and excellent maintainability, and a processing device using the same.

본 개시된 일 태양에 따른 스테이지 장치는, 기판을 처리하는 처리 장치에서 기판을 보지하는 스테이지 장치에 있어서, 처리 용기 내에서 기판을 보지하는 스테이지와, 상기 스테이지의 하면 중심에 하방으로 연장되도록 마련된 회전축 및 상기 회전축을 거쳐서 상기 스테이지를 회전시키는 모터를 갖는 스테이지 회전 기구와, 상기 스테이지의 하방의 상기 회전축의 외측 위치에 고정 배치된, 냉동기의 냉열을 전열하는 냉동 전열체를 가지며, 상기 스테이지와의 사이에 간극을 사이에 두고 마련된 냉동 전열 기구를 갖는다.A stage device according to an aspect of the present disclosure includes a stage device for holding a substrate in a processing device for processing a substrate, a stage for holding a substrate in a processing container, a rotation shaft provided to extend downward at a center of a lower surface of the stage, and A stage rotation mechanism having a motor that rotates the stage via the rotation shaft, and a refrigeration heat transfer body fixedly disposed at a position outside the rotation shaft below the stage to heat the cold heat of the refrigerator, and between the stage It has a refrigeration heat transfer mechanism provided through a gap.

본 개시에 의하면, 기판을 극저온으로 냉각한 상태에서 회전시킬 수 있으며, 또한 소형화가 가능하며 메인터넌스성이 양호한 스테이지 장치 및 그것을 이용한 처리 장치가 제공된다.According to the present disclosure, there are provided a stage device capable of rotating a substrate in a state of being cooled to a cryogenic temperature, further miniaturization, and excellent maintenance properties, and a processing device using the same.

도 1은 제 1 실시형태에 따른 스테이지 장치를 구비한 처리 장치의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 스테이지 장치의 일 예를 도시하는 평면도이다.
도 3은 제 2 실시형태에 따른 스테이지 장치를 구비한 처리 장치의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 4는 제 2 실시형태에 따른 스테이지 장치의 일 예를 도시하는 평면도이다.
도 5는 제 2 실시형태에 따른 스테이지 장치의 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 6은 제 2 실시형태에 따른 스테이지 장치의 또 다른 예를 도시하는 평면도이다.
도 7은 제 3 실시형태에 따른 스테이지 장치를 구비한 처리 장치의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 8은 제 3 실시형태에 따른 스테이지 장치의 일 예를 도시하는 평면도이다.
1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a processing apparatus including a stage apparatus according to a first embodiment.
2 is a plan view showing an example of the stage device according to the first embodiment.
3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a processing device including a stage device according to a second embodiment.
4 is a plan view showing an example of a stage device according to a second embodiment.
5 is a plan view showing another example of the stage device according to the second embodiment.
6 is a plan view showing still another example of the stage device according to the second embodiment.
7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a processing device including a stage device according to a third embodiment.
8 is a plan view showing an example of a stage device according to the third embodiment.

이하, 첨부 도면을 참조하여 실시형태에 대해서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<제 1 실시형태> <First embodiment>

우선, 제 1 실시형태에 대해서 설명한다.First, a first embodiment will be described.

[처리 장치] [Processing device]

최초에, 제 1 실시형태에 따른 스테이지 장치를 구비한 처리 장치의 일 예에 대해서 설명한다. 도 1은 이와 같은 처리 장치의 일 예를 도시하는 개략 단면도이며, 도 2는 제 1 실시형태에 따른 스테이지 장치의 일 예를 도시하는 평면도이다.First, an example of a processing device including a stage device according to the first embodiment will be described. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of such a processing apparatus, and FIG. 2 is a plan view showing an example of a stage apparatus according to the first embodiment.

도 1에 도시하는 바와 같이, 처리 장치(1)는 진공으로 보지 가능한 처리 용기(10)와, 타겟(30)과, 스테이지 장치(50)를 구비한다. 처리 장치(1)는, 처리 용기(10) 내에서, 초고진공 또한 극저온의 환경하에서, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 "웨이퍼"라 기재함)(W)에 자성막을 스퍼터 성막하는 것이 가능한 성막 장치로서 구성된다. 자성막은 예를 들면 터널 자기 저항(Tunneling Magneto Resistance: TMR) 소자에 이용된다.As shown in FIG. 1, the processing device 1 includes a processing container 10 that can be held in a vacuum, a target 30, and a stage device 50. In the processing apparatus 1, a magnetic film is sputtered on a semiconductor wafer (hereinafter, simply referred to as "wafer") W, which is a substrate to be processed, in an environment of ultra-high vacuum and cryogenic temperature in the processing container 10. It is configured as a possible film forming apparatus. The magnetic film is used for, for example, a tunneling magneto resistance (TMR) device.

처리 용기(10)는 기판으로서의 웨이퍼(W)를 처리하기 위한 처리 용기이다. 처리 용기(10)에는, 초고진공으로 감압 가능한 진공 펌프 등의 배기 수단(도시하지 않음)이 접속되어 있으며, 그 내부를 초고진공(예를 들면 10-5 ㎩ 이하)으로 감압 가능하게 구성되어 있다. 처리 용기(10)에는 외부로부터 가스 공급관(도시하지 않음)이 접속되어 있으며, 가스 공급관으로부터 스퍼터 성막에 필요한 스퍼터 가스(예를 들면 아르곤(Ar) 가스, 크립톤(Kr) 가스, 네온(Ne) 가스 등의 희가스나 질소 가스)가 공급된다. 또한, 처리 용기(10)의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입·반출구(도시하지 않음)가 형성되어 있으며, 반입·반출구는 게이트 밸브(도시하지 않음)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.The processing container 10 is a processing container for processing the wafer W as a substrate. An exhaust means (not shown) such as a vacuum pump capable of reducing pressure with an ultra-high vacuum is connected to the processing container 10, and the interior thereof is configured to be depressurized with an ultra-high vacuum (for example, 10 -5 Pa or less). . A gas supply pipe (not shown) is connected to the processing vessel 10 from the outside, and a sputter gas required for sputter deposition from the gas supply pipe (for example, argon (Ar) gas, krypton (Kr) gas, neon (Ne) gas) Rare gas or nitrogen gas) is supplied. Further, on the side wall of the processing container 10, a carry-in/out port (not shown) for the wafer W is formed, and the carry-in/out port can be opened and closed by a gate valve (not shown).

타겟(30)은, 처리 용기(10) 내의 상부에, 스테이지 장치(50)에 보지된 웨이퍼(W)의 상방에 대향하도록 마련되어 있다. 타겟(30)에는, 플라즈마 발생용 전원(도시하지 않음)으로부터 교류 전압 또는 직류 전압이 인가된다. 처리 용기(10) 내에 스퍼터 가스가 도입된 상태에서 플라즈마 발생용 전원으로부터 타겟(30)에 교류 전압 또는 직류 전압이 인가되면, 처리 용기(10) 내에 스퍼터 가스의 플라즈마가 발생하고, 플라즈마 내의 이온에 의해 타겟(30)이 스퍼터링된다. 스퍼터링된 타겟 재료의 원자 또는 분자는, 스테이지 장치(50)에 보지된 웨이퍼(W)의 표면에 퇴적된다. 타겟(30)의 수는 특별히 한정되지 않지만, 1개의 처리 장치(1)로 상이한 재료를 성막할 수 있다는 관점에서 복수인 것이 바람직하다. 예를 들면, 자성막(Ni, Fe, Co 등의 강자성체를 포함한 막)을 퇴적하는 경우, 타겟(30)의 재료로서는, 예를 들면 CoFe, FeNi, NiFeCo를 이용할 수 있다. 또한, 타겟(30)의 재료로서, 이들 재료에 다른 원소를 함유시킨 것을 이용할 수도 있다.The target 30 is provided on the upper part of the processing container 10 so as to face above the wafer W held by the stage device 50. An AC voltage or a DC voltage is applied to the target 30 from a plasma generating power source (not shown). When an alternating current or direct current voltage is applied to the target 30 from the plasma generating power source while the sputter gas is introduced into the processing container 10, plasma of the sputter gas is generated in the processing container 10, and ions in the plasma are generated. By this, the target 30 is sputtered. Atoms or molecules of the sputtered target material are deposited on the surface of the wafer W held in the stage device 50. The number of targets 30 is not particularly limited, but a plurality of targets are preferred from the viewpoint of being able to form a film of different materials with one processing device 1. For example, in the case of depositing a magnetic film (a film containing a ferromagnetic material such as Ni, Fe, or Co), as the material of the target 30, for example, CoFe, FeNi, NiFeCo can be used. In addition, as the material of the target 30, a material containing other elements in these materials may be used.

[스테이지 장치][Stage device]

다음에, 스테이지 장치(50)에 대해서 상세하게 설명한다.Next, the stage device 50 will be described in detail.

스테이지 장치(50)는 웨이퍼(W)를 스테이지(52)에 보지하고, 웨이퍼(W)와 함께 스테이지(52)를 회전시키면서 스테이지(52)를 거쳐서 웨이퍼(W)를 극저온으로 냉각하는 것이다.The stage device 50 holds the wafer W on the stage 52 and cools the wafer W to a cryogenic temperature through the stage 52 while rotating the stage 52 together with the wafer W.

도 1에 도시하는 바와 같이, 스테이지 장치(50)는 스테이지(52)와, 스테이지 회전 기구(54)와, 스테이지 승강 기구(56)와, 냉동 전열 기구(58)와, 냉동기(60)를 갖고 있다.As shown in FIG. 1, the stage device 50 includes a stage 52, a stage rotation mechanism 54, a stage lifting mechanism 56, a refrigeration heat transfer mechanism 58, and a refrigerator 60. have.

스테이지(52)는 원판형상을 이루는 본체부를 갖고, 본체부의 상부에 마련된 정전 척(61)과, 본체부의 하면에 마련된 제 1 전열부(64)를 갖는다. 스테이지(52)의 본체부 및 제 1 전열부(64)는 예를 들면 순 구리(Cu) 등의 열전도성이 높은 재료에 의해 형성되어 있다. 정전 척(61)은 유전체막으로 이루어지며, 그 중에 척 전극(62)이 매설되어 있다. 척 전극(62)은 배선을 거쳐서 직류 전원(도시하지 않음)에 접속되어 있으며, 척 전극(62)에 직류 전압이 인가되는 것에 의해, 웨이퍼(W)가 정전 흡착된다. 또한, 스테이지(52)에는 히터(63)가 매설되어 있다. 히터(63)는 배선을 거쳐서 히터 전원(도시하지 않음)에 접속되어 있으며, 히터(63)에 급전되는 것에 의해, 스테이지(52)를 가열 가능하게 되어 있다. 제 1 전열부(64)의 하면에는 스테이지(52)의 중심에 대해서 동심형상으로 볼록부(64a)가 형성되어 있다. 제 1 전열부(64)는 최외주에 원통부(64b)를 갖고 있다. 또한, 스테이지(52)에는 스테이지(52)의 온도를 측정하는 온도 센서(도시하지 않음)가 마련되어 있다.The stage 52 has a main body part forming a disk shape, an electrostatic chuck 61 provided on the upper part of the main body, and a first heat transfer part 64 provided on a lower surface of the main body part. The main body portion and the first heat transfer portion 64 of the stage 52 are made of a material having high thermal conductivity, such as pure copper (Cu). The electrostatic chuck 61 is made of a dielectric film, and a chuck electrode 62 is embedded therein. The chuck electrode 62 is connected to a DC power supply (not shown) via wiring, and the wafer W is electrostatically sucked by applying a DC voltage to the chuck electrode 62. Further, a heater 63 is embedded in the stage 52. The heater 63 is connected to a heater power supply (not shown) via wiring, and is capable of heating the stage 52 by being fed to the heater 63. A convex portion 64a is formed on the lower surface of the first heat transfer portion 64 in a concentric shape with respect to the center of the stage 52. The first heat transfer part 64 has a cylindrical part 64b on the outermost circumference. In addition, the stage 52 is provided with a temperature sensor (not shown) that measures the temperature of the stage 52.

스테이지 회전 기구(54)는 스테이지(52)를 회전시키기 위한 것으로서, 스테이지(52)의 하면 중심으로부터 하방으로 연장되는 회전축(70)과, 회전축(70)을 거쳐서 스테이지(52)를 회전시키는 모터(71)를 갖는다. 회전축(70)은 제 1 전열부(64)의 하면의 중심에 하방으로 돌출되는 돌출부(64c)에 절연 부재(72)를 거쳐서 접속되어 있다. 모터(71)는 예를 들면, 감속 기구 등을 이용하지 않고 회전축(70)을 직접 구동하는 다이렉트 드라이브 모터로서 구성된다. 모터(71)의 상하에는, 회전축(70)을 위한 베어링(73)이 마련되어 있다. 모터(71)나 베어링(73) 등의 구동부는 하우징(74)에 수용되어 있다.The stage rotation mechanism 54 is for rotating the stage 52, and a rotation shaft 70 extending downward from the center of the lower surface of the stage 52 and a motor rotating the stage 52 via the rotation shaft 70 ( 71). The rotation shaft 70 is connected via an insulating member 72 to a protrusion 64c protruding downward from the center of the lower surface of the first heat transfer part 64. The motor 71 is configured as, for example, a direct drive motor that directly drives the rotation shaft 70 without using a deceleration mechanism or the like. Bearings 73 for the rotating shaft 70 are provided above and below the motor 71. Driving units such as the motor 71 and bearing 73 are accommodated in the housing 74.

회전축(70)의 내부에는, 웨이퍼(W) 이면에 전열 가스를 공급하기 위한 전열 가스 유로(75)가 마련되어 있다. 전열 가스 유로(75)는 절연 부재(72) 및 스테이지(52)를 지나 스테이지(52)의 표면에 도달하고 있다. 전열 가스는 가스 공급원(도시하지 않음)으로부터 전열 가스 유로(75)를 통하여 웨이퍼(W)의 이면에 공급된다. 전열 가스로서는, 높은 열전도성을 갖는 He 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 회전축(70)의 내부에는 척 전극(62) 및 히터의 배선이 마련되어 있다.Inside the rotating shaft 70, a heat transfer gas flow path 75 for supplying heat transfer gas to the back surface of the wafer W is provided. The heat transfer gas flow path 75 passes through the insulating member 72 and the stage 52 and reaches the surface of the stage 52. The heat transfer gas is supplied from a gas supply source (not shown) to the rear surface of the wafer W through the heat transfer gas flow path 75. As the heat transfer gas, it is preferable to use He gas having high thermal conductivity. In addition, the chuck electrode 62 and the heater wiring are provided inside the rotation shaft 70.

스테이지 승강 기구(56)는 플레이트(91)를 거쳐서, 스테이지(52)를, 웨이퍼(W)를 스테이지(52)에 탑재할 때의 반송 위치와, 스테이지(52)에 탑재된 웨이퍼(W)에 성막을 실행할 때의 처리 위치 사이에서 이동 가능하게 되어 있다. 반송 위치는 처리 위치보다 낮은 위치에 설정된다. 또한, 스테이지 승강 기구(56)에 의해, 타겟(30)과 웨이퍼(W) 사이의 거리를 제어할 수 있다.The stage lifting mechanism 56 passes the plate 91 to the stage 52, the transfer position when the wafer W is mounted on the stage 52, and the wafer W mounted on the stage 52. It is movable between processing positions when performing film formation. The conveying position is set at a position lower than the processing position. Moreover, the distance between the target 30 and the wafer W can be controlled by the stage lifting mechanism 56.

냉동 전열 기구(58)는 냉동기(60)로부터의 냉열을 스테이지(52)에 전열하기 위한 것으로서, 스테이지(52)와의 사이에 간극을 사이에 두고 마련되어 있다. 냉동 전열 기구(58)는 냉동 전열체(65)와, 제 2 전열부(스테이지측 전열부)(66)를 갖는다. 냉동 전열체(65)는 도 2에 도시하는 바와 같이, 원기둥형상을 이루며, 스테이지(52)의 하방의, 회전축(70)의 외측 위치에 편심된 상태로 고정 배치되어 있다. 제 2 전열부(66)는 냉동 전열체(65) 상에 접속되며, 냉동 전열체(65)에 도달한 냉열을 간극에 공급된 냉각 가스를 거쳐서 스테이지(52)에 전열하기 위한 것이다. 냉동 전열체(65) 및 제 2 전열부(66)는 냉동기(60)의 냉열을 효율적으로 전열하기 위해서, 예를 들면 순 구리(Cu) 등의 열전도성이 높은 재료에 의해 형성되어 있다. 냉동기(60)는 냉각 유체 공급 기구의 적어도 일부로 기능한다.The refrigeration heat transfer mechanism 58 is for transferring cold heat from the refrigerator 60 to the stage 52 and is provided with a gap therebetween. The refrigeration heat transfer mechanism 58 includes a refrigeration heat transfer body 65 and a second heat transfer part (stage side heat transfer part) 66. As shown in FIG. 2, the refrigeration heat transfer body 65 has a cylindrical shape, and is fixedly arranged in an eccentric state at a position below the stage 52 and outside of the rotation shaft 70. The second heat transfer unit 66 is connected on the refrigeration heat transfer body 65 and is for transferring the cold heat reaching the refrigeration heat transfer body 65 to the stage 52 through the cooling gas supplied to the gap. The refrigeration heat transfer body 65 and the second heat transfer part 66 are formed of a material having high thermal conductivity, such as pure copper (Cu), in order to efficiently heat the cold heat of the refrigerator 60. The refrigerator 60 functions as at least part of a cooling fluid supply mechanism.

냉동기(60)는 베이스 플레이트(92)에 장착되며, 냉동 전열체(65)를 보지하고, 냉동 전열체(65)를 냉각한다. 냉동기(60)에 의해 냉동 전열 기구(58)의 상면(즉, 제 2 전열부(66)의 상면)이 극저온(예를 들면 -20℃ 이하)으로 냉각된다. 냉동기(60)는 상부에 콜드 헤드부를 가지며, 콜드 헤드부로부터 냉동 전열체(65)로 냉열이 전열된다. 냉동기(60)는 냉각 능력의 관점에서, GM(Gifford-McMahon) 사이클을 이용한 타입인 것이 바람직하다. TMR 소자에 이용되는 자성막을 성막할 때에는, 냉동기(60)에 의한 냉동 전열 기구(58)를 거친 스테이지(52)의 냉각 온도는 -23℃ 내지 -223℃(250K 내지 500K)의 범위가 바람직하다.The refrigerator 60 is mounted on the base plate 92, holds the refrigeration heat transfer body 65, and cools the refrigeration heat transfer body 65. The refrigerator 60 cools the upper surface of the refrigeration heat transfer mechanism 58 (that is, the upper surface of the second heat transfer unit 66) to a cryogenic temperature (for example, -20°C or less). The refrigerator 60 has a cold head portion at an upper portion, and cold heat is transferred from the cold head portion to the refrigerating heater 65. The refrigerator 60 is preferably of a type using a GM (Gifford-McMahon) cycle from the viewpoint of cooling capacity. When forming the magnetic film used for the TMR element, the cooling temperature of the stage 52 that has passed through the refrigeration and heat transfer mechanism 58 by the refrigerator 60 is preferably in the range of -23°C to -223°C (250K to 500K). .

또한, 냉동기(60)의 냉동 사이클을 역사이클로 구동시키는 것에 의해, 가열 모드로 할 수 있다. 메인터넌스 등 시에, 냉동기(60)를 가열 모드로 하는 것에 의해, 냉동 전열 기구(58)를 거쳐서 스테이지(52)를 가열하여 상온으로 되돌리는 것이 가능하다. 이 때, 히터(63)에 의해 스테이지(52)를 가열함으로써, 보다 신속하게 스테이지(52)를 상온으로 되돌릴 수 있다.Further, by driving the refrigeration cycle of the refrigerator 60 to the stationary cycle, the heating mode can be set. During maintenance, etc., by setting the refrigerator 60 to the heating mode, it is possible to heat the stage 52 via the refrigeration heat transfer mechanism 58 to return to room temperature. At this time, by heating the stage 52 by the heater 63, the stage 52 can be returned to room temperature more quickly.

냉동 전열체(65)의 외주에는 단열 구조체(59)가 마련되어 있다. 단열 구조체(59)는 예를 들면 내부가 진공으로 된 진공 단열 구조(진공 이중관 구조)를 이루고 있다. 단열 구조체(59)에 의해, 냉동 전열체(65)의 냉각 성능의 저하를 억제할 수 있다.A heat insulating structure 59 is provided on the outer periphery of the refrigeration heat transfer body 65. The heat insulating structure 59 has, for example, a vacuum heat insulating structure (vacuum double tube structure) with a vacuum inside. The heat insulation structure 59 can suppress a decrease in the cooling performance of the refrigeration heat transfer body 65.

냉동 전열 기구(58)의 제 2 전열부(66)는 스테이지(52)(제 1 전열부(64))에 대응하여 마련되며, 중앙에 회전축(70)이 삽통되는 구멍(66a)을 갖는 대략 원환상을 이룬다. 제 2 전열부(66)는 제 1 전열부(64)와 거의 대응한 크기를 갖고 있으며, 제 1 전열부(64)보다 약간 작게 구성되어 있다. 제 2 전열부(66)의 상면에는 제 1 전열부(64)의 요철에 대응하는 요철이 형성되어 있으며, 양자는 간극을 가진 상태로 배치된다. 즉, 제 2 전열부(66)에는 제 1 전열부(64)의 동심형상의 볼록부(64a)에 대응한 동심형상의 오목부(66b)가 형성되어 있으며, 볼록부(64a)와 오목부(66b)는 예를 들면 2㎜ 이하의 간극(G)을 갖고서 끼워맞추어져, 빗살형상을 이루는 열교환부를 구성한다.The second heat transfer part 66 of the refrigeration heat transfer mechanism 58 is provided corresponding to the stage 52 (the first heat transfer part 64), and has a hole 66a through which the rotation shaft 70 is inserted. It forms a torus. The second heat transfer part 66 has a size substantially corresponding to that of the first heat transfer part 64 and is configured to be slightly smaller than the first heat transfer part 64. An unevenness corresponding to the unevenness of the first heat transfer part 64 is formed on the upper surface of the second heat transfer part 66, and both are arranged with a gap. That is, the concentric concave portion 66b corresponding to the concentric convex portion 64a of the first heat transfer portion 64 is formed in the second heat transfer portion 66, and the convex portion 64a and the concave portion Reference numeral 66b is fitted with a gap G of 2 mm or less, for example, and constitutes a heat exchanger portion forming a comb tooth shape.

냉동 전열체(65)에는 그 내부의 중앙에 냉각 가스를 통류 가능한 냉각 가스 공급로(76)가 형성되며, 냉각 가스 공급로(76)는 제 2 전열부(66)를 관통하여 연장되어 있다. 그리고, 가스 공급원(도시하지 않음)으로부터 공급된 냉각 가스는, 냉각 가스 공급로(76)를 지나 간극(G)에 공급되며, 냉동기(60)의 냉열이 냉동 전열 기구(58) 및 냉각 가스를 거쳐서 스테이지(52)에 전열되고, 스테이지(52)가 극저온으로 냉각된다. 이와 같이, 냉각 가스를 거쳐서 스테이지(52)가 냉각되기 때문에, 스테이지(52)의 회전이 가능하게 된다.A cooling gas supply path 76 through which cooling gas can flow is formed in the center of the refrigeration heat transfer body 65, and the cooling gas supply path 76 extends through the second heat transfer part 66. In addition, the cooling gas supplied from a gas supply source (not shown) is supplied to the gap G through the cooling gas supply path 76, and the cold heat of the refrigerator 60 transfers the refrigeration heat transfer mechanism 58 and the cooling gas. After that, heat is transferred to the stage 52, and the stage 52 is cooled to a cryogenic temperature. In this way, since the stage 52 is cooled via the cooling gas, the stage 52 can be rotated.

이 때, 열교환부가 빗살형상으로 간극(G)이 굴곡되므로, 제 1 전열부(64)와 제 2 전열부(66) 사이의 냉각 가스에 의한 열전달 효율을 높일 수 있다. 볼록부(64a) 및 오목부(66b)의 형상 및 수는 적절한 열교환이 실행되도록 적절히 설정된다. 오목부(66b)의 높이는 볼록부(64a)의 높이와 동일하여도 좋으며, 예를 들면 40㎜ 내지 50㎜로 할 수 있다. 오목부(66b)의 폭은 볼록부(64a)의 폭보다 약간 넓은 폭으로 할 수 있으며, 예를 들면 7㎜ 내지 9㎜로 할 수 있다.At this time, since the gap G is bent in the shape of a comb in the heat exchange part, it is possible to increase the heat transfer efficiency by the cooling gas between the first heat transfer part 64 and the second heat transfer part 66. The shape and number of the convex portions 64a and the concave portions 66b are appropriately set so that appropriate heat exchange is performed. The height of the concave portion 66b may be the same as that of the convex portion 64a, and may be, for example, 40 mm to 50 mm. The width of the concave portion 66b may be slightly wider than that of the convex portion 64a, and may be, for example, 7 mm to 9 mm.

볼록부(64a)와 오목부(66b)는 파형상을 이루는 형상으로 할 수 있다. 또한, 볼록부(64a) 및 오목부(66b)의 표면은 블러스트 등에 의해 요철 가공이 실시되어 있어도 좋다. 이들에 의해, 열전달을 위한 표면적을 크게 하여 열전달 효율을 보다 높일 수 있다.The convex portion 64a and the concave portion 66b can have a shape forming a wave shape. Further, the surfaces of the convex portion 64a and the concave portion 66b may be subjected to uneven processing by blasting or the like. Thereby, the surface area for heat transfer can be increased, and heat transfer efficiency can be improved more.

또한, 스테이지(52)를 회전 가능하게 냉각하는 수단으로서는, 이상과 같이 냉각 가스를 이용하는 것 이외, 부동액과 같은 액체 냉매를 이용하여도 좋으며, 또한 열전도성이 양호한 열전도 윤활유를 간극(G)에 충전하여도 좋다.In addition, as a means for rotatably cooling the stage 52, in addition to using a cooling gas as described above, a liquid refrigerant such as antifreeze may be used, and a thermally conductive lubricating oil having good thermal conductivity is filled in the gap G. You may do it.

냉동 전열 기구(58)의 냉동 전열체(65)와 제 2 전열부(66)는 일체적으로 형성되어 있어도 좋으며, 별체로 성형되어 접합되어 있어도 좋다.The refrigeration heat transfer body 65 and the second heat transfer part 66 of the refrigeration heat transfer mechanism 58 may be integrally formed, or may be formed into separate bodies and joined together.

냉동 전열 기구(58)는 고정 프레임(80)에 지지되어 있다. 또한, 제 1 전열부(64)의 원통부(64b)의 외측 하단부에는, 하방으로 연장되며 원통형상을 이루는 커버 부재(77)가 장착되어 있으며, 스테이지(52)의 회전에 따라서 커버 부재(77)도 회전하도록 되어 있다. 커버 부재(77)는 제 2 전열부(66) 및 냉동 전열체(65)의 상부를 덮도록 마련되어 있다.The refrigeration and heat transfer mechanism 58 is supported by the fixed frame 80. In addition, a cover member 77 extending downwardly and forming a cylindrical shape is mounted on the outer lower end of the cylindrical portion 64b of the first heat transfer portion 64, and the cover member 77 is mounted as the stage 52 rotates. ) Is also supposed to rotate. The cover member 77 is provided so as to cover the upper portions of the second heat transfer part 66 and the refrigeration heat transfer body 65.

고정 프레임(80)은 커버 부재(77)의 내측에 대향하는 원통부(80a)를 가지며, 회전 가능한 커버 부재(77)와 고정 프레임(80)의 원통부(80a) 사이에는 자성 유체 시일(81)이 마련되어 있다. 또한, 자성 유체 시일(81)의 근방에는 자성 유체 시일(81)을 가열하는 히터(82a, 82b)가 마련되어 있다. 또한, 회전축(70)과 고정 프레임(80) 사이에도 자성 유체 시일(83)이 마련되며, 자성 유체 시일(83)의 근방에는, 자성 유체 시일(83)을 가열하는 히터(84)가 마련되어 있다. 자성 유체 시일(81, 83)에 의해, 커버 부재(77)와 고정 프레임(80) 사이 및 회전축(70)과 고정 프레임(80) 사이가 기밀하게 시일된 상태에서, 회전축(70)을 거쳐서 스테이지(52)를 회전시킬 수 있다. 또한, 히터(82a, 82b, 84)에 의해, 자성 유체 시일(81, 83)을 가열할 수 있어서, 자성 유체의 온도 저하에 의한 시일 성능의 저하나 결로가 생기는 것을 억제할 수 있다.The fixing frame 80 has a cylindrical portion 80a facing the inside of the cover member 77, and between the rotatable cover member 77 and the cylindrical portion 80a of the fixing frame 80, a magnetic fluid seal 81 ) Is provided. Further, heaters 82a and 82b for heating the magnetic fluid seal 81 are provided in the vicinity of the magnetic fluid seal 81. In addition, a magnetic fluid seal 83 is also provided between the rotating shaft 70 and the fixed frame 80, and a heater 84 for heating the magnetic fluid seal 83 is provided in the vicinity of the magnetic fluid seal 83. . In a state where the cover member 77 and the fixed frame 80 and between the rotating shaft 70 and the fixed frame 80 are airtightly sealed by the magnetic fluid seals 81 and 83, the stage via the rotating shaft 70 (52) can be rotated. Further, the magnetic fluid seals 81 and 83 can be heated by the heaters 82a, 82b, 84, so that a decrease in sealing performance or condensation due to a decrease in the temperature of the magnetic fluid can be suppressed.

제 2 전열부(66)와 제 1 전열부(64)의 돌출부(64c) 사이, 및 제 2 전열부(66)와 제 1 전열부(64)의 원통부(64b) 사이에는, 각각 시일 부재(85 및 86)가 마련되어 있다. 시일 부재(85, 86)에 의해, 간극(G)으로부터의 냉각 가스의 누설이 방지된다.Between the second heat transfer part 66 and the protrusion 64c of the first heat transfer part 64, and between the second heat transfer part 66 and the cylindrical part 64b of the first heat transfer part 64, respectively, a sealing member (85 and 86) are provided. The leakage of the cooling gas from the gap G is prevented by the sealing members 85 and 86.

또한, 제 2 전열부(66)의 이면측에는 단열 부재(87)가 마련되어 있어, 제 2 전열부(66)로부터의 냉열의 방출이 억제된다.In addition, a heat insulating member 87 is provided on the back side of the second heat transfer section 66, so that the release of cold heat from the second heat transfer section 66 is suppressed.

플레이트(91)와 처리 용기(10)의 하면 사이에는, 상하방향으로 신축 가능한 금속제의 주름상자 구조체인 벨로우즈(88)가 마련되어 있다. 또한, 베이스 플레이트(92)와 처리 용기(10)의 하면 사이에도 마찬가지로 벨로우즈(89)가 마련되어 있다. 벨로우즈(88 및 89)는 처리 용기(10)와 연통되는 진공으로 보지된 공간과, 대기 분위기를 분리하는 기능을 갖는다.Between the plate 91 and the lower surface of the processing container 10, a bellows 88, which is a corrugated box structure made of metal that can expand and contract in the vertical direction, is provided. Further, a bellows 89 is similarly provided between the base plate 92 and the lower surface of the processing container 10. The bellows 88 and 89 have a function of separating a vacuum-held space communicating with the processing container 10 and an atmospheric atmosphere.

또한, 도 1에서는 편의상, 스테이지 회전 기구(54)에 의해 회전하는 부분 및 회전축(70)을 도트를 부여하여 나타내고 있다.In Fig. 1, for convenience, the portion rotated by the stage rotating mechanism 54 and the rotating shaft 70 are indicated with dots.

[처리 장치 및 스테이지 장치의 동작] [Operation of processing unit and stage unit]

처리 장치(1)에 있어서는, 처리 용기(10) 내를 진공 상태로 하여, 스테이지 장치(50)의 냉동기(60)를 작동시킨다. 또한, 냉각 가스(예를 들면 He 가스)를 냉각 가스 유로(76)를 거쳐서 간극(G)에 공급한다. 이에 의해, 극저온으로 보지된 냉동기(60)로부터 냉동 전열 기구(58)에 전열된 냉열에 의해, 스테이지(52)가 -20℃ 이하의 극저온으로 보지된다. 보다 구체적으로는, 냉동기(60)로부터 냉동 전열체(65)를 지나 제 2 전열부(66)에 전열된 냉열이 간극(G)의 냉각 가스를 거쳐서 스테이지(52)에 전열되어, 스테이지(52)가 -20℃ 이하의 극저온으로 보지된다.In the processing apparatus 1, the refrigerator 60 of the stage apparatus 50 is operated with the inside of the processing container 10 in a vacuum state. Further, a cooling gas (for example, He gas) is supplied to the gap G via the cooling gas flow path 76. Thereby, the stage 52 is held at a cryogenic temperature of -20°C or less by the cold heat transferred from the refrigerator 60 held at the cryogenic temperature to the refrigerating heat transfer mechanism 58. More specifically, the cold heat transferred from the refrigerator 60 to the second heat transfer unit 66 through the refrigeration heat transfer body 65 is transferred to the stage 52 via the cooling gas in the gap G, and the stage 52 ) Is held at cryogenic temperatures below -20℃.

그리고, 스테이지 승강 기구(56)에 의해 스테이지(52)를 반송 위치로 이동(하강)시키고, 진공 반송실로부터 반송 장치(모두 도시하지 않음)에 의해, 웨이퍼(W)를 처리 용기(10) 내에 반송하고, 스테이지(52) 상에 탑재한다. 이어서, 척 전극(62)에 직류 전압을 인가하고, 정전 척(61)에 의해 웨이퍼(W)를 정전 흡착한다. 그리고, 웨이퍼(W)의 이면에는 전열 가스 유로(75)를 거쳐서 전열 가스(예를 들면 He 가스)가 웨이퍼(W) 이면에 공급되고, 웨이퍼(W)도 스테이지(52)와 마찬가지로 -20℃ 이하의 극저온으로 보지된다.Then, the stage 52 is moved (lowered) to the transfer position by the stage lifting mechanism 56, and the wafer W is transferred from the vacuum transfer chamber into the processing container 10 by a transfer device (all not shown). It conveys and mounts on the stage 52. Next, a DC voltage is applied to the chuck electrode 62, and the wafer W is electrostatically sucked by the electrostatic chuck 61. In addition, a heat transfer gas (for example, He gas) is supplied to the rear surface of the wafer W through a heat transfer gas flow path 75 to the rear surface of the wafer W, and the wafer W is also -20°C like the stage 52 It is regarded as the following cryogenic temperatures.

그 후, 스테이지(52)를 처리 위치로 상승시키고, 극저온으로 보지된 스테이지(52)를 회전시키면서 성막 처리를 실행한다.After that, the stage 52 is raised to the processing position, and the film forming process is performed while rotating the stage 52 held at a cryogenic temperature.

그런데, 냉동기의 냉열을 냉동 전열체를 거쳐서 전열하고, 냉동 전열체와 스테이지 사이에 형성된 간극에 공급된 냉각 가스를 거쳐서 스테이지를 회전하면서 냉각하는 기술은 특허문헌 1에 기재되어 있다.By the way, the technique of cooling while rotating the stage via the cooling gas supplied to the gap formed in the gap formed between the refrigeration heat transfer body and the stage by transferring the cold heat of the refrigerator through the refrigeration heat transfer body is described in Patent Document 1.

그러나, 특허문헌 1의 기술은 냉동 전열체를 스테이지의 중앙에 마련하고, 스테이지 회전 기구를 냉동 전열체의 주위에 마련하고 있기 때문에, 스테이지 회전 기구가 대규모이며 모터가 대형화된다. 또한, 스테이지 회전 기구의 존재에 의해 냉동기를 스테이지에 근접하여 배치하지 못해, 냉동 전열체가 대형화(장척화)되어, 냉동기도 대형의 것이 필요하게 된다. 또한, 냉동 전열체의 주위에 스테이지 회전 기구가 마련되어 있기 때문에, 메인터넌스성도 나쁘다.However, in the technique of Patent Document 1, since the refrigeration heat transfer body is provided in the center of the stage and the stage rotation mechanism is provided around the refrigeration heat transfer body, the stage rotation mechanism is large and the motor becomes large. In addition, the presence of the stage rotation mechanism prevents the refrigerator from being placed close to the stage, the refrigeration heat transfer body becomes larger (longer), and the refrigerator is also required to be larger. In addition, since the stage rotation mechanism is provided around the refrigeration heat transfer body, the maintainability is also poor.

이에 반하여, 본 실시형태에서는 스테이지(52)의 하면 중심으로부터 하방으로 연장되는 회전축(70)을 마련하고, 모터(71)에 의해 회전축(70)을 거쳐서 스테이지를 회전시키도록 하며, 또한 냉동 전열체(65)를 스테이지(52)의 하방의 회전축(70)의 외측 위치에 마련하도록 했다.In contrast, in the present embodiment, a rotation shaft 70 extending downward from the center of the lower surface of the stage 52 is provided, and the stage is rotated through the rotation shaft 70 by the motor 71, and 65 was provided at a position outside the rotation shaft 70 below the stage 52.

이에 의해, 냉동 전열체(65)의 위치를 고려하는 일 없이, 회전축(70)을 스테이지(52)의 중심에 마련하고, 모터(71)를 회전축의 근방에 마련할 수 있다. 이 때문에, 모터(71)로서 소형의 것을 이용할 수 있다. 또한, 이와 같이 회전 기구(54)와 냉동 전열체(65)가 분리되어 있기 때문에, 냉동기(60)를 스테이지 회전 기구(54)를 고려하는 일 없이 소망의 위치에 배치할 수 있다. 이 때문에, 냉동기(60)를 모터(71)보다 위에 배치할 수 있어서, 냉동 전열체(65)의 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 냉동 전열체(65)의 길이를 짧게 할 수 있으므로 냉동기(60)도 소형화할 수 있다. 따라서, 스테이지 장치(50) 전체를 소형화할 수 있다. 또한, 스테이지 회전 기구(54)와, 냉동 전열체(65)가 분리되어 마련되기 때문에, 스테이지 회전 기구(54) 및 냉동 전열 기구(58)의 부품의 착탈이 용이하게 되어, 메인터넌스성이 양호해진다.Thereby, the rotation shaft 70 can be provided in the center of the stage 52, and the motor 71 can be provided in the vicinity of the rotation shaft, without considering the position of the refrigeration heat transfer body 65. For this reason, a small motor 71 can be used. In addition, since the rotation mechanism 54 and the refrigeration heat transfer body 65 are separated in this manner, the refrigerator 60 can be disposed at a desired position without considering the stage rotation mechanism 54. For this reason, the refrigerator 60 can be arranged above the motor 71, and the length of the refrigeration heat transfer body 65 can be shortened. In addition, since the length of the refrigeration heater 65 can be shortened, the refrigerator 60 can also be downsized. Accordingly, the entire stage device 50 can be downsized. In addition, since the stage rotation mechanism 54 and the refrigeration heat transfer member 65 are provided separately, the attachment and detachment of the parts of the stage rotation mechanism 54 and the refrigeration heat transfer mechanism 58 becomes easy, and maintainability is improved. .

또한, 냉동 전열체(65)가 특허문헌 1과 같이 스테이지(52)의 중앙에 마련되어 있는 경우는 냉동 전열체(65) 및 제 2 전열부(66)의 온도 분포가 그대로 스테이지(52) 및 웨이퍼(W)에 전사되기 쉬워, 동심원형상의 분포가 되기 쉽다. 이에 반하여, 본 실시형태에서는, 냉동 전열체(65)가 스테이지(52)의 중심으로부터 편심된 위치에 마련되어 있으므로, 스테이지(52)의 회전에 의해 온도 분포가 평균화되어 스테이지(52) 및 웨이퍼(W)의 온도 분포를 보다 균일하게 할 수 있다.In addition, when the refrigeration heat transfer body 65 is provided in the center of the stage 52 as in Patent Document 1, the temperature distribution of the refrigeration heat transfer body 65 and the second heat transfer part 66 remains the same as the stage 52 and the wafer. It is easy to be transferred to (W), and distribution of concentric circles is easy. On the other hand, in this embodiment, since the refrigeration heat transfer body 65 is provided at a position eccentric from the center of the stage 52, the temperature distribution is averaged by the rotation of the stage 52 and the stage 52 and the wafer W The temperature distribution of) can be made more uniform.

또한, 본 실시형태에서는 냉동 전열 기구(58)가 스테이지(52)에 대응하도록 마련된 제 2 전열부(66)를 가지므로, 냉동 전열 기구(58)와 스테이지(52)의 냉각 가스를 거친 열교환성이 높아져, 스테이지(52)를 효율적으로 냉각할 수 있다. 특히, 스테이지(52)의 제 1 전열부(64)의 볼록부(64a)와, 냉동 전열 기구(58)의 제 2 전열부(66)의 오목부(66b)는 빗살형상을 이루는 열교환부를 구성하여, 굴곡된 간극(G)에 냉각 가스가 공급되므로 냉각 효율을 보다 높일 수 있다.In addition, in this embodiment, since the refrigeration heat transfer mechanism 58 has the second heat transfer section 66 provided to correspond to the stage 52, heat exchangeability through the refrigeration heat transfer mechanism 58 and the cooling gas of the stage 52 This increases, and the stage 52 can be cooled efficiently. In particular, the convex portion 64a of the first heat transfer portion 64 of the stage 52 and the concave portion 66b of the second heat transfer portion 66 of the refrigeration heat transfer mechanism 58 constitute a heat exchanger forming a comb tooth shape. Thus, since the cooling gas is supplied to the curved gap G, cooling efficiency can be further improved.

또한, 냉동 전열체(65)를 소형화(단척화)할 수 있으므로, 메인터넌스시에 냉동기(60)를 가열 모드로 하여 냉동 전열 기구(58)를 거쳐서 스테이지(52)를 상온으로 되돌리는 작업을 단시간에 실행할 수 있어서, 메인터넌스 시간을 단축할 수 있다. 이에 부가하여 히터(63)에 의해 스테이지(52)를 직접 가열할 수 있으므로, 메인터넌스 시간을 한층 단축시킬 수 있다.In addition, since the refrigeration heating element 65 can be miniaturized (shortened), the operation of returning the stage 52 to room temperature via the refrigeration heat transfer mechanism 58 by placing the refrigerator 60 in the heating mode during maintenance is short time. Can be executed, and the maintenance time can be shortened. In addition to this, since the stage 52 can be directly heated by the heater 63, the maintenance time can be further shortened.

<제 2 실시형태><Second Embodiment>

다음에, 제 2 실시형태에 대해서 설명한다.Next, a second embodiment will be described.

도 3은 제 2 실시형태에 따른 스테이지 장치를 구비한 처리 장치의 일 예를 도시하는 개략 단면도이며, 도 4는 제 2 실시형태에 따른 스테이지 장치의 일 예를 도시하는 평면도이다.3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a processing apparatus including a stage apparatus according to a second embodiment, and FIG. 4 is a plan view showing an example of a stage apparatus according to the second embodiment.

본 실시형태의 스테이지 장치(50')는 제 1 실시형태의 냉동 전열 기구(58) 대신, 냉동 전열체(65)를 복수(본 예에서는 2개) 가지며, 이들 복수의 냉동 전열체(65)가 제 2 전열부(66)에 접속된 구조를 갖는 냉동 전열 기구(58')를 구비한다. 냉동기(60)는 복수의 냉동 전열체(65)에 대응하여 복수 마련되어 있다. 단, 복수의 냉동 전열체(65)에 대해서, 공통의 냉동기를 마련하여도 좋다. 스테이지 장치(50') 이외의 구성은 제 1 실시형태의 스테이지 장치(50)와 마찬가지이다.The stage device 50' of this embodiment has a plurality of refrigeration heat transfer elements 65 (two in this example) instead of the refrigeration heat transfer mechanism 58 of the first embodiment, and the plurality of refrigeration heat transfer elements 65 Is provided with a refrigeration heat transfer mechanism 58 ′ having a structure connected to the second heat transfer unit 66. A plurality of refrigerators 60 are provided corresponding to the plurality of refrigeration heat transfer elements 65. However, for the plurality of refrigeration heat transfer elements 65, a common refrigerator may be provided. Configurations other than the stage device 50' are the same as those of the stage device 50 of the first embodiment.

본 실시형태에 있어서는, 원기둥형상을 이루는 냉동 전열체(65)는 스테이지(52)의 하방에 마련되어 있기 때문에, 냉동 전열 기구(58')는 냉동 전열체(65)를 복수 갖고 있지만, 제 1 실시형태의 냉동 전열 기구(58)로부터 풋 프린트는 증가하지 않는다. 이 때문에, 스테이지 장치(50')는 제 1 실시형태의 스테이지 장치(50)와 마찬가지로 소형화를 실현할 수 있다. 또한, 냉동 전열체(65)를 복수 마련하여도 메인터넌스성은 양호하다. 이 때문에, 본 실시형태의 스테이지 장치(50')에 의하면, 소형화 및 양호한 메인터넌스성을 유지한 그대로, 냉동 전열체(65)의 수만큼 스테이지(52)의 냉각 효과를 높일 수 있다.In this embodiment, since the refrigeration heat transfer body 65 forming a column shape is provided below the stage 52, the refrigeration heat transfer mechanism 58 ′ has a plurality of the refrigeration heat transfer body 65, but the first embodiment The footprint from the refrigeration and heat transfer mechanism 58 of the form does not increase. For this reason, the stage device 50' can realize downsizing, similar to the stage device 50 of the first embodiment. Moreover, even if a plurality of refrigeration heat transfer bodies 65 are provided, the maintenance property is good. For this reason, according to the stage device 50' of this embodiment, the cooling effect of the stage 52 can be improved by the number of the refrigeration heat transfer bodies 65 as it keeps miniaturization and good maintainability.

특히, 본 실시형태와 같이, 스테이지(52)를 냉각 가스를 거쳐서 -23℃ 내지 -223℃(250K 내지 50K)와 같은 극저온으로 냉각하는 경우는, 이와 같이 원기둥 형상의 냉동 전열체(65)를 복수 배치하여 냉각을 강화하는 것이 효과적이다.In particular, in the case of cooling the stage 52 to a cryogenic temperature such as -23°C to -223°C (250K to 50K) via a cooling gas, as in the present embodiment, the cylindrical refrigeration heating element 65 is It is effective to enhance cooling by arranging a plurality of them.

도 4에서는 냉동 전열 기구(58')로서 원기둥형상을 이루는 냉동 전열체(65)의 수를 2개 갖는 것을 예시했지만, 본 실시형태에서는, 원기둥형상을 이루는 냉동 전열체(65)의 수는 특별히 한정되지 않으며, 스테이지(52)의 하방에 수용할 수 있는 수이면 좋다. 도 5는 냉동 전열체(65)를 4개 배치한 예를 도시한다. 또한, 도 4 및 도 5에서는 복수의 냉동 전열체(65)를 균등하게 마련하고 있지만, 도 6과 같이, 복수의 냉동 전열체(65)를 편재시켜도 좋다.In Fig. 4, as the refrigeration heat transfer mechanism 58', it is illustrated that the number of refrigeration heat transfer elements 65 forming a column shape is two. It is not limited, and any number that can be accommodated under the stage 52 may be sufficient. 5 shows an example in which four refrigeration heat transfer elements 65 are disposed. In Figs. 4 and 5, a plurality of refrigeration heat transfer elements 65 are equally provided, but as shown in Fig. 6, a plurality of refrigeration heat transfer elements 65 may be unevenly distributed.

<제 3 실시형태> <Third embodiment>

다음에, 제 3 실시형태에 대해서 설명한다.Next, a third embodiment will be described.

도 7은 제 3 실시형태에 따른 스테이지 장치를 구비한 처리 장치의 일 예를 도시하는 개략 단면도이며, 도 8은 제 3 실시형태에 따른 스테이지 장치의 일 예를 도시하는 평면도이다.Fig. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a processing device including a stage device according to the third embodiment, and Fig. 8 is a plan view showing an example of the stage device according to the third embodiment.

본 실시형태의 스테이지 기구(150)는 제 1 실시형태의 냉동 전열 기구(58) 대신, 원통형상의 냉동 전열체(165)를 가지며, 냉동 전열체(165)가 제 2 전열부(66)에 접속된 구조를 갖는 냉동 전열 기구(158)를 구비한다. 냉동 전열체(165)는 회전축(70)의 주위를 둘러싸도록 고정 배치되며, 냉동 전열체(65)와 마찬가지로 순 구리(Cu) 등의 열전도성이 높은 재료에 의해 형성되어 있다.The stage mechanism 150 of this embodiment has a cylindrical refrigeration heat transfer body 165 in place of the refrigeration heat transfer mechanism 58 of the first embodiment, and the refrigeration heat transfer body 165 is connected to the second heat transfer part 66 It is provided with a refrigeration heat transfer mechanism 158 having a structured. The refrigeration heat transfer body 165 is fixedly arranged to surround the rotation shaft 70 and, like the refrigeration heat transfer body 65, is made of a material having high thermal conductivity such as pure copper (Cu).

냉동 전열체(165)는 순 구리(Cu) 등의 열전도성이 높은 재료에 의해 형성된 접속 부재(161)를 거쳐서 제 1 실시형태와 마찬가지의 냉동기(60)에 접속되어 있다. 접속 부재(161)는 베이스 플레이트(191)에 지지되어 있다.The refrigeration heat transfer body 165 is connected to the refrigerator 60 similar to the first embodiment via a connection member 161 formed of a material having high thermal conductivity, such as pure copper (Cu). The connection member 161 is supported by the base plate 191.

냉동 전열체(165)에는 그 내부에, 냉각 가스를 통류 가능한 냉각 가스 공급로(176)가 형성되며, 냉각 가스 공급로(176)는 제 2 전열부(66)를 관통하여 연장되어 있다. 그리고, 가스 공급원(도시하지 않음)으로부터 공급된 냉각 가스는 냉각 가스 공급로(176)를 지나 간극(G)에 공급되고, 냉동기(60)의 냉열이 냉동 전열 기구(158) 및 냉각 가스를 거쳐서 스테이지(52)에 전열되어, 스테이지(52)가 극저온으로 냉각된다.A cooling gas supply path 176 through which the cooling gas can flow is formed in the refrigeration heat transfer body 165, and the cooling gas supply path 176 extends through the second heat transfer part 66. And, the cooling gas supplied from a gas supply source (not shown) is supplied to the gap G through the cooling gas supply path 176, and the cold heat of the refrigerator 60 passes through the refrigeration heat transfer mechanism 158 and the cooling gas. Heat is transferred to the stage 52, and the stage 52 is cooled to a cryogenic temperature.

냉동 전열 기구(158)는 고정 프레임(180)에 지지되어 있다. 또한, 제 1 전열부(64)의 원통부(64b)의 외측 하단부에는 하방으로 연장되며 단을 갖는 원통형상을 이루는 커버 부재(177)가 장착되어 있으며, 스테이지(52)의 회전에 따라서 커버 부재(177)도 회전하도록 되어 있다. 커버 부재(177)는 제 2 전열부(66) 및 냉동 전열체(165)의 상부를 덮도록 마련되어 있다. 커버 부재(177)는 상측이 대경부, 하측이 소경부로 되어 있다. 냉동 전열체(165)의 외주에는 단열 구조체(159)가 마련되어 있다. 또한, 제 2 전열체(66)의 이면에는 단열 부재(187)가 마련되어 있다.The refrigeration and heat transfer mechanism 158 is supported by the fixed frame 180. In addition, a cover member 177 extending downwardly and forming a cylindrical shape having a step is mounted at the outer lower end of the cylindrical portion 64b of the first heat transfer unit 64, and the cover member is mounted as the stage 52 rotates. (177) is also supposed to rotate. The cover member 177 is provided so as to cover the upper portions of the second heat transfer part 66 and the refrigeration heat transfer body 165. The cover member 177 has a large diameter portion on the upper side and a small diameter portion on the lower side. A heat insulation structure 159 is provided on the outer periphery of the refrigeration heat transfer body 165. Further, a heat insulating member 187 is provided on the rear surface of the second heat transfer member 66.

고정 프레임(180)과 커버 부재(177)의 소경부 사이에는 자성 유체 시일(181)이 마련되어 있다. 또한, 고정 프레임(180)의 자성 유체 시일(181) 근방 부분에는, 자성 유체 시일(181)을 가열하는 히터(182)가 마련되어 있다. 또한, 회전축(70)과 베이스 플레이트(191) 사이에도 자성 유체 시일(183)이 마련되며, 자성 유체 시일(183)의 근방에는, 자성 유체 시일(83)을 가열하는 히터(184)가 마련되어 있다. 자성 유체 시일(81, 83)에 의해, 커버 부재(177)와 고정 프레임(180) 사이, 및 회전축(70)과 베이스 플레이트(191) 사이가 기밀하게 시일된 상태에서, 회전축(70)을 거쳐서 스테이지(52)를 회전시킬 수 있다. 또한, 히터(182, 184)에 의해, 자성 유체 시일(181, 183)을 가열할 수 있어서, 자성 유체의 온도 저하에 의한 시일 성능의 저하나 결로가 생기는 것을 억제할 수 있다. 스테이지 장치(150)의 다른 구성은 제 1 실시형태의 스테이지 장치(50)와 마찬가지이다.A magnetic fluid seal 181 is provided between the fixed frame 180 and the small diameter portion of the cover member 177. Further, a heater 182 for heating the magnetic fluid seal 181 is provided in a portion of the fixed frame 180 in the vicinity of the magnetic fluid seal 181. In addition, a magnetic fluid seal 183 is also provided between the rotation shaft 70 and the base plate 191, and a heater 184 for heating the magnetic fluid seal 83 is provided in the vicinity of the magnetic fluid seal 183. . With the magnetic fluid seals 81 and 83, between the cover member 177 and the fixed frame 180, and between the rotation shaft 70 and the base plate 191 are sealed airtightly, via the rotation shaft 70 The stage 52 can be rotated. Further, the magnetic fluid seals 181 and 183 can be heated by the heaters 182 and 184, so that the decrease in the sealing performance or condensation due to the decrease in the temperature of the magnetic fluid can be suppressed. Other configurations of the stage device 150 are the same as those of the stage device 50 of the first embodiment.

본 실시형태에 있어서는, 스테이지(52)의 하방 위치에 회전축(70)을 둘러싸도록 원통형상의 냉동 전열체(165)를 마련했으므로, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 스테이지 장치(150)의 소형화를 실현할 수 있다. 또한, 냉동 전열체(165)의 두께가 얇아도 냉열을 전열하는 체적을 확보할 수 있으므로, 냉동 전열체(165)의 외경을 소경화할 수 있어서, 공간 절약화를 도모할 수 있는 동시에, 자성 유체 시일(181)을 소경화할 수 있다. 또한, 양호한 메인터넌스성도 확보할 수 있다.In this embodiment, since the cylindrical refrigeration heat transfer body 165 is provided at a position below the stage 52 so as to surround the rotation shaft 70, it is possible to realize the miniaturization of the stage device 150 as in the first embodiment. have. In addition, even if the thickness of the refrigeration heat transfer body 165 is thin, a volume for heat transfer of cold heat can be secured, so that the outer diameter of the refrigeration heat transfer body 165 can be reduced, thereby saving space and at the same time being magnetic. The fluid seal 181 can be made small. Moreover, good maintainability can also be ensured.

<다른 적용><Other application>

이상, 실시형태에 대해서 설명했지만, 금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 고려되어야 하는 것이다. 상기의 실시형태는 첨부된 특허청구의 범위 및 그 주지를 일탈하는 일 없이, 여러가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.As mentioned above, although the embodiment has been described, it should be considered that the embodiment disclosed this time is an illustration in all points and is not restrictive. The above embodiments may be omitted, substituted, or changed in various forms, without departing from the scope of the appended claims and the gist thereof.

예를 들면, 상기 실시형태에서는 원기둥형상 또는 회전축을 둘러싸도록 배치된 원통형상의 냉동 전열체를 이용한 예를 나타냈지만, 냉동 전열체가 회전축의 외측에 배치되어 있으면 이에 한정되지 않는다.For example, in the above embodiment, an example of using a cylindrical or cylindrical refrigeration heater arranged to surround the rotation shaft is shown, but the refrigeration heater is not limited thereto as long as it is disposed outside the rotation shaft.

또한, 상기 실시형태에서는 TMR 소자에 이용되는 자성막의 스퍼터 성막에 적용하는 경우를 예를 들어 설명했지만, 극저온으로 균일 처리가 필요한 처리이면 이것에 한정하는 것은 아니다.Incidentally, in the above embodiment, the case of applying to sputtering of a magnetic film used in a TMR element has been described as an example, but it is not limited to this as long as it is a treatment requiring uniform treatment at cryogenic temperatures.

1: 처리 장치 10: 처리 용기
30: 타겟 50, 50', 150: 스테이지 장치
52: 스테이지 54: 스테이지 회전 기구
56: 스테이지 승강 기구 58, 58', 158: 냉동 전열 기구
60: 냉동기 61: 정전 척
62: 척 전극 64: 제 1 전열부
65, 165: 냉동 전열체 66: 제 2 전열부
70: 회전축 71: 모터
76, 176: 냉각 가스 공급로 81, 83, 181, 183: 자성 유체 시일
G: 간극 W: 웨이퍼(기판)
1: processing device 10: processing vessel
30: target 50, 50', 150: stage device
52: stage 54: stage rotation mechanism
56: stage lifting mechanism 58, 58', 158: refrigeration electric heater
60: refrigerator 61: electrostatic chuck
62: chuck electrode 64: first heat transfer unit
65, 165: refrigeration heating element 66: second heat transfer unit
70: rotation shaft 71: motor
76, 176: cooling gas supply path 81, 83, 181, 183: magnetic fluid seal
G: gap W: wafer (substrate)

Claims (13)

기판을 처리하는 처리 장치에서 기판을 보지하는 스테이지 장치에 있어서,
처리 용기 내에서 기판을 보지하는 스테이지와,
상기 스테이지의 하면 중심에 하방으로 연장되도록 마련된 회전축 및 상기 회전축을 거쳐서 상기 스테이지를 회전시키는 모터를 갖는 스테이지 회전 기구와,
상기 스테이지의 하방의 상기 회전축의 외측 위치에 고정 배치된, 냉동기의 냉열을 전열하는 적어도 하나의 냉동 전열체를 가지며, 상기 스테이지와의 사이에 간극을 사이에 두고 마련된 냉동 전열 기구를 갖는
스테이지 장치.
In a stage apparatus for holding a substrate in a processing apparatus for processing a substrate,
A stage for holding the substrate in the processing container,
A stage rotation mechanism having a rotation shaft provided to extend downward at the center of the lower surface of the stage and a motor rotating the stage via the rotation shaft,
It has at least one refrigeration heat transfer body that heats cold heat of the refrigerator, fixedly disposed at a position outside the rotation shaft below the stage, and has a refrigeration heat transfer mechanism provided with a gap therebetween.
Stage device.
제 1 항에 있어서,
상기 간극에 상기 냉동 전열 기구의 냉열을 상기 스테이지에 전열하기 위한 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급 기구를 추가로 갖는
스테이지 장치.
The method of claim 1,
Further comprising a cooling fluid supplying mechanism for supplying a cooling fluid for transferring the cold heat of the refrigerating heat transfer mechanism to the stage in the gap.
Stage device.
제 2 항에 있어서,
상기 냉각 유체는 냉각 가스인
스테이지 장치.
The method of claim 2,
The cooling fluid is a cooling gas
Stage device.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉동 전열 기구는, 상기 간극을 사이에 두고 상기 스테이지에 대응하여 마련되며, 상기 냉동 전열체가 접속되는 스테이지측 전열부를 추가로 갖는
스테이지 장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The refrigeration heat transfer mechanism is provided corresponding to the stage with the gap therebetween, and further has a stage side heat transfer part to which the refrigeration heat transfer body is connected.
Stage device.
제 4 항에 있어서,
상기 스테이지와 상기 스테이지측 전열부의 사이, 상기 간극을 사이에 두고 빗살형상의 열교환부를 갖고 있는
스테이지 장치.
The method of claim 4,
It has a comb-shaped heat exchange part between the stage and the stage-side heat transfer part, with the gap therebetween.
Stage device.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉동 전열체는, 기둥 형상을 이루며, 상기 회전축으로부터 편심된 위치에 배치되어 있는
스테이지 장치.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The refrigeration heat transfer element has a column shape and is disposed at a position eccentric from the rotation shaft.
Stage device.
제 6 항에 있어서,
상기 냉동 전열 기구는 상기 냉동 전열체를 복수 갖는
스테이지 장치.
The method of claim 6,
The refrigeration heat transfer mechanism has a plurality of the refrigeration heat transfer elements
Stage device.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉동 전열체는 원통형상을 이루며, 상기 회전축을 둘러싸도록 배치되는
스테이지 장치.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The refrigeration heating element has a cylindrical shape and is arranged to surround the rotating shaft.
Stage device.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스테이지 회전 기구의 상기 모터는 상기 회전축의 주위에 배치되는 다이렉트 드라이브 모터인
스테이지 장치.
The method according to any one of claims 1 to 8,
The motor of the stage rotation mechanism is a direct drive motor disposed around the rotation shaft.
Stage device.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스테이지는 -23℃ 내지 -223℃의 온도로 냉각되는
스테이지 장치.
The method according to any one of claims 1 to 9,
The stage is cooled to a temperature of -23 ℃ to -223 ℃
Stage device.
기판을 처리하는 처리 장치에 있어서,
기판을 수용하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에서 기판을 회전 가능하게 보지하기 위한, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 스테이지 장치와,
상기 처리 용기 내에서 기판에 처리를 실시하는 처리 기구를 갖는
처리 장치.
In a processing apparatus for processing a substrate,
A processing container accommodating a substrate,
The stage device according to any one of claims 1 to 10 for holding the substrate rotatably in the processing container, and
Having a processing mechanism for processing the substrate in the processing container
Processing device.
제 11 항에 있어서,
상기 처리 기구는 상기 처리 용기 내의 상기 스테이지의 상방에 배치된, 스퍼터링 성막용의 타겟을 갖는
처리 장치.
The method of claim 11,
The processing mechanism has a target for sputtering film formation, disposed above the stage in the processing container.
Processing device.
제 12 항에 있어서,
상기 타겟은, 터널 자기 저항 소자에 이용되는 자성체를 성막하는 재료로 이루어지는
처리 장치.
The method of claim 12,
The target is made of a material for forming a magnetic material used in the tunnel magnetoresistive element
Processing device.
KR1020200056430A 2019-05-23 2020-05-12 Stage device and processing apparatus KR20200135180A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220015605A KR102499908B1 (en) 2019-05-23 2022-02-07 Stage device and processing apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2019-096587 2019-05-23
JP2019096587A JP7285693B2 (en) 2019-05-23 2019-05-23 Stage equipment and processing equipment

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220015605A Division KR102499908B1 (en) 2019-05-23 2022-02-07 Stage device and processing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200135180A true KR20200135180A (en) 2020-12-02

Family

ID=73453449

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200056430A KR20200135180A (en) 2019-05-23 2020-05-12 Stage device and processing apparatus
KR1020220015605A KR102499908B1 (en) 2019-05-23 2022-02-07 Stage device and processing apparatus

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220015605A KR102499908B1 (en) 2019-05-23 2022-02-07 Stage device and processing apparatus

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11251027B2 (en)
JP (1) JP7285693B2 (en)
KR (2) KR20200135180A (en)
TW (1) TW202109714A (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10971327B1 (en) * 2019-12-06 2021-04-06 Applied Materials, Inc. Cryogenic heat transfer system
CN116960050A (en) * 2022-04-20 2023-10-27 江苏鲁汶仪器股份有限公司 Wafer carrying platform device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019016771A (en) 2017-07-07 2019-01-31 東京エレクトロン株式会社 Placement base structure and processing device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8034181B2 (en) * 2007-02-28 2011-10-11 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing apparatus
US20140356985A1 (en) * 2013-06-03 2014-12-04 Lam Research Corporation Temperature controlled substrate support assembly
JP2016021524A (en) * 2014-07-15 2016-02-04 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus
JP2016053202A (en) * 2014-09-04 2016-04-14 東京エレクトロン株式会社 Processing unit
WO2017221631A1 (en) 2016-06-23 2017-12-28 株式会社アルバック Holding device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019016771A (en) 2017-07-07 2019-01-31 東京エレクトロン株式会社 Placement base structure and processing device

Also Published As

Publication number Publication date
KR102499908B1 (en) 2023-02-14
JP2020190019A (en) 2020-11-26
KR20220024277A (en) 2022-03-03
US11251027B2 (en) 2022-02-15
JP7285693B2 (en) 2023-06-02
TW202109714A (en) 2021-03-01
US20200373133A1 (en) 2020-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109314078B (en) Holding device
JP7450775B2 (en) Stage equipment and processing equipment
US11417504B2 (en) Stage device and processing apparatus
TWI759503B (en) Mounting table structure and processing device
KR102499908B1 (en) Stage device and processing apparatus
KR20160028971A (en) Processing apparatus
US11293092B2 (en) Stage device and processing apparatus
WO2019009118A1 (en) Placing table structure and treatment device
JP7134039B2 (en) Substrate mounting mechanism, deposition apparatus, and deposition method
JP7154160B2 (en) TEMPERATURE MEASUREMENT MECHANISM, TEMPERATURE MEASUREMENT METHOD AND STAGE DEVICE
JP7224140B2 (en) Stage equipment and processing equipment
JP7365825B2 (en) Method and apparatus for processing substrates
TW202243096A (en) Mounting table structure, substrate processing apparatus, and method of controlling substrate processing apparatus
JP2021128976A (en) Stage device, power supply mechanism, and processing device

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination